摘要 中国是水产品消费的大国，水产的养殖量占据全球的65%左右。随着工业的高速发展，水污染与水资源短缺状况越来越严重，这也使水产养殖品质得不到有效保障，严重阻碍了水产养殖的
中国是水产品消费的大国，水产的养殖量占据全球的65%左右。随着工业的高速发展，水污染与水资源短缺状况越来越严重，这也使水产养殖品质得不到有效保障，严重阻碍了水产养殖的进一步发展，因此改善养殖的环境，使水产养殖业从“粗放型”向“精细化”发展，已成为水产养殖健康发展中的重要内容。水温、溶解氧、光线、酸碱度等等都会影响水产养殖。国外在研究水质检测方面发展较早，德国的WTW公司提出多参数水质检测的系统并运用到大量的传感器。这类产品状况比较稳定，集成度更高，但同时价格也比较昂贵，操作也更为复杂，因此很难在我们国家的小型企业或者家庭农业中进行推广。现如今国内的养殖人员大多使用人工取样来进行水质的检测，此种方法误差较大，时间较长。信息采集的机器也大多从国外直接购买，缺乏硬件技术的支撑，使得投入成本提升，并且研发的传感器与传感网络的抗干扰能力、稳定能力仍然不达要求[1]。无人船有容易操作、体积小、成本少、效率高等等特点。在水产养殖中使用自动巡航船就是通过使用搭载着监控设备的无人船，工作人员可以依据需要对环境进行监测，结合无线传输等技术，从而远程监控水产养殖工作。
1设备硬件与软件设计
1.1硬件与软件的结构
监控一体化的设备依据功能能够分为三个部分：自动巡航与躲避障碍的无人驾驶机动船;分析水质信息与设备监控的终端机器;供信息管理与咨询的服务平台。设备硬件包括船体、主控制板、检测水质的摄像与计算机等等。控制设备的软件有监控系统与监控平台,控制设备的软件包括有上机位监控平台(安装在终端与计算机内)和下机位监控系统(安装在主控制板内)[2]。
1.2船舶的控制板
船舶的控制板是监控系统中的重要零件，其是由两片单片机与外接的多个功能板块组合而成的，有控制水质、检测、处理数据、通信、控制船舶以及发出指令等等功能。单片机使用的是耗能少、可扩展的核心板，用来集成硬件的模板。两片单机片相互进行通信，经从单机片读取船舶的状态信息，输送给主机片。主机片在接受到信息之后，依据不同的数据来源再执行对应的处理。当检测的数据超过设置的范围或监控机器发生故障时会发出警报。keil2是研发单机片的工具，电路板研发的工具是Protel99SE。主控制板能够完成硬件系统的集成化，提升系统防水、防干扰的能力，可以确保系统的稳定，让机器更加适应水产养殖的不同环境。用户通过监控平台设置航行的时间、速度与目的地等情况，每5s自动获取数据。控制板收到指令后，向平台输送数据包，其中包括自动巡航船目前的位置与速度、周围的障碍物状况，之后控制板对信息进行分析，再对船只的控制系统发出指令，控制其向目的地前进[3]。等到自动巡航船到达目的地后，打开自动监视系统待完成工作后前往另一监控点。
1.3水质生态检测
自主制作的生态检测设备使用的是集中控制器与检测的摄像机。集中控制器位于主控制板上，包含水质检测探头控制系统、摄像机控制系统与数据的收集分析系统。前两者能够使用信号线和在水中的检测摄像机相互连接，及时的获得水体与养殖对象的生态信息;后者的系统能够对收集的数据或视频进行储存、分析与输出标准的数字等等。集中控制器使用的是大容量的储存设备与不同种的通信口，使用无线通信系统把收集的信息上传到后台，之后使用Web技术公布至互联网，以此让用户了解养殖的状况，而且为环境控制系统提供数据支持。另外，控制器能够自动识别并改正的能力。Do探头使用的是氧化电极法，依据氧分子通过富氧膜的速率来检测水中Do的数值。pH探头使用原电池法，依据电位与氢离子的对照关系计算出水的pH。这两种检测出的结果都进行温度补偿与盐度补偿。
1.4远程监控技术
用户在计算机与其他终端中装备远程监控的平台，实现计算机与监控船及终端进行通信沟通，及时查看水质生态的状况与船舶巡航的状况，并且对现场的设备进行远程的监控。监控平台使用的是分层的B/S软件，使用信息结合、图像信息压缩技术与报表优化技术等等，从而实现数据的收集、结合与远程管理等等功能。监控平台包括用户登录、控制界面、参数设置与检测船显示等等板块。平台使用融合的技术解析数据，对监测的摄像头进行科学的使用，根据优化标准把检测摄像头进行空间的互补，有利于精确了解环境的性质，深入分析动态的变化情况。并把展现技术与GIS插值分析融合应用到数据的分析中，这也使得结果更加直观，也便于对水产养殖进行科学的调整，从而满足水产养殖者的需要[4]。在水产养殖中，水位调节机器、增氧机等等设备都通过电线与控制设备相连，且都受到远程监控器的全程监控，经监控设备检测后通过无线模块向控制器提出指令，便能够控制设备的开关与其他设置，从而对养殖状况进行精细化的管理。
2试验分析
2.1条件与方法
选择某鱼塘进行监控设备的测试。无人船接受指令为2s左右，船只实际的方向与设置基本一样。35s后能够到达设定位置，定位的误差小于5m。使用监控的装置来获得检测点的水体、pH、DO与ORP的变化数值。在进行数据的收集以后，立刻用商品化仪器进行检测，并且需要更换检测的摄像头还需要进行矫正。另外，自制机器对水质的多个指标进行检测，完成检测总时长不超过一分钟，但SX751检测仪需要对采样后的水质测试，每当测试完一个数据时要改变摄像头才能继续检测，完成检测的总时长需要40分钟左右。这可能是造成检测结果有差异的原因，自制设备的性能与同类机器类似，操作简单，但机器的售价为同类的一半左右。因此自制机器的检测结果更加具备可靠性、便利性且耗时短等等优点。
2.2结果与分析
依据监控系统的设计方案，完成检测的Web显示，含有传感器收集的数据、分析的信息、船只环境内障碍物的情况与电池信息等等。通过4G、GPRS等无线输送方式能够把水质的信息传到监控平台，用户就能够使用手机与计算机查询养殖状况，能够帮助工作人员及时的检测出问题，锁定问题出现的位置，并且依据水质的变换合理的调整设备，比如保温、增加氧气等等，为养殖对象的生长提供适宜的环境。
3结束语
综上所述，研发的水产养殖在线监控船使用的是无人驾驶船的自动巡航功能，对养殖环境进行精准的管控，而且结合无线的数据传捷与信息管理等等多种功能融合为一体，有功能多、成本低与可靠性高等等优点。不但能够促进产物的收获，极大地提升了养殖的自动化水平，能够降低投入成本，提升经济效益与管理效率，提高产品的竞争力，还能为进一步扩展信息收集的应用区域提供参考。
参考文献：
[1]龚珞军，杨兰松，雷伟，等.《水产品质量安全》讲座第三讲孔雀石绿与水产品质量安全(4)[J].渔业致富指南，2019(17)：67-68.
[2]蔺丽丽，杨质楠，袁海延，等.应用药敏试验技术防治水产动物细菌性疾病存在的问题及分析[J].中国水产，2019(7)：24-26.
[3]何佳，黄志涛，宋协法，等.基于计算机视觉技术的水产养殖中鱼类行为识别与量化研究进展[J].渔业现代化，2019，46(3)：7-14.
[4]姜少杰，刘海敌，王宪.基于GPS的自动巡航监测船系统的设计与实现[J].全球定位系统，2017，42(3)：77-81.
《自动巡航船下的水产养殖技术》来源：《南方农机》，作者：汪海波
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